TW202003177A - 機器人及機器人之控制方法 - Google Patents

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宇都達
三澤将司
平田和範
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日商川崎重工業股份有限公司
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Abstract

本發明之機器人具備：基底；第1機器人手臂，其安裝於上述基底；第1末端效應器，其安裝於上述第1機器人手臂之前端，保持工件；第2機器人手臂，其安裝於上述基底；第2末端效應器，其安裝於上述第2機器人手臂之前端，對工件進行既定之作業；及控制裝置，其控制上述第1及第2機器人手臂之動作。上述控制裝置係以將由上述第1末端效應器保持之工件自第1位置搬送至第2位置之方式控制上述第1機器人手臂之動作，並且以一面追隨正在搬送上述工件之上述第1機器人手臂，一面藉由上述第2末端效應器對搬送中之上述工件進行搬送作業以外之既定之作業之方式控制第2機器人手臂之動作。

Description

機器人及機器人之控制方法
本發明係關於一種機器人及機器人之控制方法。
近年來，於各種領域中，自提高生產性之觀點考慮，提出有機器人與作業者於相同之作業空間內共同地進行作業。例如專利文獻1中揭示有例如導入至食品之製造現場之人型之雙臂機器人。該機器人用一手臂停止由輸送機搬送而來之便當箱，其後用另一手臂對便當箱中之食品供給調味料。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2017/085928號
[發明所欲解決之課題]
但是，於上述習知技術之雙臂機器人中，工件之搬送作業或對工件之調味料之供給作業係依次地實行。因此，作業效率有進一步改善之餘地。
本發明係為了解決如上述之課題而完成者，其目的在於提高對搬送中之工件進行既定之作業之雙臂機器人之作業效率。 [解決課題之技術手段]
為了達成上述目的，本發明之一形態之機器人具備：基底；第1機器人手臂，其安裝於上述基底；第1末端效應器，其安裝於上述第1機器人手臂之前端，保持工件；第2機器人手臂，其安裝於上述基底；第2末端效應器，其安裝於上述第2機器人手臂之前端，對工件進行既定之作業；及控制裝置，其控制上述第1及第2機器人手臂之動作；且上述控制裝置係以將由上述第1末端效應器保持之工件自第1位置搬送至第2位置之方式控制上述第1機器人手臂之動作；並且以一面追隨正在搬送上述工件之上述第1機器人手臂，一面藉由上述第2末端效應器對搬送中之上述工件進行搬送作業以外之既定之作業之方式控制第2機器人手臂之動作。
根據上述構成，將由第1末端效應器保持之工件自第1位置搬送至第2位置，並且藉由第2末端效應器對搬送中之工件進行既定之作業。藉由機器人平行地進行利用第1手臂之工件之搬送作業與利用第2手臂之對工件之作業，因此作業時間之損失降低而作業效率提高。
此外，上述第2位置亦可為藉由上述第1機器人手臂載置上述工件之既定之位置（例如計量器之計量台）。
亦可為：上述工件為上表面開口之食品用之容器，上述第2末端效應器具有構成為可自上方供給既定之食品之食品供給裝置，上述既定之作業為藉由上述食品供給裝置對上述容器自上方供給食品之作業。
根據上述構成，例如於食品之製造現場，可有效率地進行如下作業：一面將杯容器自輸送機上之既定之位置搬送至計量器之既定之位置，一面供給湯等液狀之食品。
亦可為：上述食品供給裝置具有可供給液狀之食品之噴嘴，於上述噴嘴之前端設置具有如覆蓋上述容器之上表面之開口之既定之形狀之蓋構件。
根據上述構成，食品供給裝置具有可供給液狀之食品之噴嘴，於噴嘴之前端設置有具有如覆蓋容器之上表面之開口（例如圓形）之既定之形狀（例如圓形）之蓋構件，因此例如於容器之搬送中供給液狀之食品時，由蓋構件覆蓋容器之開口，藉此食品不易自容器溢出。作業效率提高。
本發明之另一形態之機器人之控制方法中，該機器人具備：基底；第1機器人手臂，其安裝於上述基底；第1末端效應器，其安裝於上述第1機器人手臂之前端，保持工件；第2機器人手臂，其安裝於上述基底；第2末端效應器，其安裝於上述第2機器人手臂之前端，對工件進行既定之作業；及控制裝置，其控制上述第1及第2機器人手臂之動作；且上述控制裝置係以將由上述第1末端效應器保持之工件自第1位置搬送至第2位置之方式控制上述第1機器人手臂之動作，並且以一面追隨正在搬送上述工件之上述第1機器人手臂，一面藉由上述第2末端效應器對搬送中之上述工件進行搬送作業以外之既定之作業之方式控制第2機器人手臂之動作。 [發明之效果]
本發明具有以上說明之構成，可提高對搬送中之工件進行既定之作業之機器人之作業效率。
以下，一面參照圖式一面對較佳之實施形態進行說明。此外，以下針對全部圖式對相同或相當之要素標附相同之參照符號，並省略重複之說明。另外，為了使圖式容易理解，而示意性地表示各個構成要素。
圖1係表示應用本發明之一實施形態之機器人之食品製造裝置之構成之圖。如圖1所示，食品製造裝置1例如導入至食品之製造現場。本實施形態之食品製造裝置1係由本發明之機器人11所構成。本實施形態之機器人11進行於容器40中填充湯之作業。機器人11係具備由基底12支持之一對機器人手臂（以下，亦簡稱為「手臂」）13L、13R之雙臂機器人。此外，針對該機器人11，雖然說明水平多關節型之雙臂機器人之情形，但可採用垂直多關節型之雙臂機器人。機器人11可設置於相當於一人份之受限之空間（例如610 mm×620 mm）。以下，將展開一對手臂13L、13R之方向稱為左右方向，將與基軸之軸心平行之方向稱為上下方向，將與左右方向及上下方向正交之方向稱為前後方向。
機器人11例如具備：基底12，其固定於台車；左手臂13L，其安裝於基底12；末端效應器18，其安裝於左手臂13L之前端；右手臂13R，其安裝於基底12；末端效應器19，其安裝於右手臂13R之前端；及控制裝置（參照圖3），其控制左右手臂13L、13R之動作。
各手臂13L、13R具備手臂部15及手腕部17。另外，構成2個手臂部15之基端側連桿之旋轉軸線位於同一直線上，左手臂13L與右手臂13R係於上下設置高低差而配置。此外，左右手臂13L、13R亦可為實質上相同之構造。各手臂13L、13R具有4個關節，以與各關節建立對應關係之方式，設置有驅動用之伺服馬達（未圖示）、及檢測該伺服馬達之旋轉角之編碼器（未圖示）等。左右手臂13L、13R可獨立地動作，或者相互關聯地動作。
於機器人11之左側方配置有載台80。於載台80上配置有用以載置容器40之容器放置台82。容器40為上方開口之食品用之容器。容器40例如為錐台形之杯容器。容器40係由薄紙或合成樹脂等形成。容器40係以於上下堆積成多段之狀態（以下，亦僅稱為「集合體41」）載置於容器放置台82。於機器人11之正面配置搬送裝置50。搬送裝置50係將由機器人11供給之容器40於沿著搬送路徑51之搬送方向（圖中自左側向右側）進行搬送之帶式輸送機。本實施形態之搬送路徑51形成為直線狀。於搬送裝置50之前側設置有用以配置計量器70之小型之載台81。計量器70係用以測量填充有湯之容器40之重量。機器人11之作業區域係包含配置有容器放置台82之載台80、配置有計量器70之載台81及搬送裝置50之搬送路徑51之一部分之區域。
末端效應器18安裝於左手臂13L之手腕部17之前端。末端效應器18具備包含手腕部17之前端之基部20、及於上下設置於基部20之第1保持部21及第2保持部22。
第1保持部21具有一對爪。各爪沿著容器40之上部之外周向內側彎曲。該等爪由設置於基部20之一個致動器（例如氣缸）驅動，以一面維持平行一面相互接近、離開之方式平移移動。藉此，可保持或放開容器40之邊緣。進而，於第1保持部21之各爪設置有下推部21a。下推部21a之下部係藉由致動器（例如氣缸）驅動於上下。藉此，於藉由第1保持部21之一對爪保持容器40之集合體41之情形時，構成為可藉由下推部21a自上方下推集合體41之最下位之容器40之邊緣，自集合體41分離最下位之容器40。
第2保持部22具有一對爪。各爪沿著容器40之上部之外周向內側彎曲。該等爪由設置於基部20之一個致動器（例如氣缸）驅動，以一面維持平行一面相互接近、離開之方式平移移動。第2保持部22可藉由一對爪而保持或放開容器40之邊緣。
末端效應器19安裝於右手臂13R之手腕部17之前端。末端效應器19具有包含手腕部17之前端之基部30、設置於基部30之保持部31、及設置於基部30之食品供給裝置32。
保持部31具有一對爪。各爪沿著容器40之上部之外周向內側彎曲。該等爪由設置於基部30之一個致動器（例如氣缸）驅動，以一面維持平行一面相互接近、離開之方式平移移動。保持部31可藉由一對爪而保持或放開容器40之邊緣。
食品供給裝置32構成為可自上方供給液體狀之食材（例如湯）。圖2（A）係食品供給裝置32之俯視圖。圖2（B）係圖2（A）之B-B部之剖面圖。圖2中僅表示食品供給裝置32及容器40。如圖2所示，食品供給裝置32具有可供給液體狀之食材（例如湯）之噴嘴32a、及設置於噴嘴32a之前端之蓋構件32b。噴嘴32a前端之蓋構件32b係以覆蓋容器40之上表面之開口之方式形成為圓形狀。
圖3係概略性地表示機器人11之控制裝置14之構成之功能方塊圖。如圖3所示，控制裝置14具備CPU等運算部14a、ROM、RAM等記憶部14b、及伺服控制部14c。控制裝置14例如為具備微型控制器等電腦之機器人控制器。此外，控制裝置14可由集中控制之單獨之控制裝置14所構成，亦可由相互協作而分散控制之複數個控制裝置14所構成。
於記憶部14b記憶有作為機器人控制器之基本程式、各種固定資料等資訊。運算部14a藉由讀出並執行記憶於記憶部14b之基本程式等軟體，而控制機器人11之各種動作。即，運算部14a生成機器人11之控制指令，將其輸出至伺服控制部14c。伺服控制部14c係構成為基於藉由運算部14a所生成之控制指令，控制與機器人11之各手臂13之關節對應之伺服馬達等致動器之驅動。另外，末端效應器18之致動器、及末端效應器19（食品供給裝置32）之控制亦藉由控制裝置14進行。因此，控制裝置14進行機器人11整體之動作之控制。
其次，一面參照圖式一面對機器人11之動作進行說明。首先，如圖1所示，控制裝置14控制左手臂13L之動作，藉由末端效應器18保持配置於搬送路徑51上之容器40。具體而言，控制裝置14使第2保持部22之一對爪驅動，保持搬送路徑51上之容器40之邊緣。
其次，如圖4所示，控制裝置14控制左手臂13L之動作，將由末端效應器18保持之容器40自搬送路徑51（第1位置）搬送至載台81上之計量器70（第2位置）。容器40藉由左手臂13L載置於計量器70上之載置位置。與此同時，控制裝置14控制右手臂13R之動作，一面追隨正在搬送容器40之左手臂13L，一面對搬送中之容器40藉由末端效應器19（食品供給裝置32）供給湯。一面藉由噴嘴32a前端之蓋構件32b覆蓋容器40之上表面開口一面供給湯。由於蓋構件33a為圓形狀，故而即便於容器40之搬送中供給湯，湯亦不易自圓形狀之容器40之上表面開口溢出。
其次，如圖5所示，控制裝置14藉由於利用末端效應器19之湯供給作業結束之同時自末端效應器18放開容器40，而將填充有湯之容器40載置於計量器70之計量台上。此外，本實施形態中，容器40之計量作業係藉由作業者以目視讀取計量器70之值而進行。
最後，如圖6所示，控制裝置14控制右手臂13R之動作，藉由末端效應器19保持計量器70之計量台上之容器40，將由末端效應器19保持之容器40搬送至搬送裝置50之搬送路徑51。另一方面，控制裝置14控制左手臂13L之動作，藉由末端效應器18保持載置於左載台80上之容器放置台82之容器40之集合體41。然後，控制左手臂13L之動作，使由末端效應器18保持之容器40之集合體41於搬送裝置50之搬送路徑51上移動，控制裝置14控制末端效應器18（第1保持部21）之動作，將最下位之容器40自集合體41分離。藉此，將最下位之容器40供給至搬送裝置50之搬送路徑51上。其後，再次重複上述動作直至作業結束。
圖7係表示本實施形態及比較例之機器人之動作順序之表。圖7之右表係表示作為比較例之機器人之習知之控制順序。比較例中，機器人11係於利用左手臂13L之容器40之保持動作之後進行容器40之搬送作業。其後，進行利用右手臂13R之食品供給作業，最後進行利用右手臂13R之容器40之搬送作業。如此，於習知之機器人控制中，即便為雙臂，亦按時間順序依次進行各動作。
相對於此，圖7之左表表示本實施形態之機器人之控制順序。本實施形態中，機器人11係於利用左手臂13L之容器40之保持動作之後，於利用左右手臂13L、13R之容器40之搬送作業之同時進行食品供給作業，最後進行利用右手臂13R之容器40之搬送作業。如此，容器40之搬送作業與食品供給作業平行地進行，因此與習知之控制相比，作業時間之損失降低而作業效率提高。
此外，於本實施形態中，於利用一手臂13L之容器40（工件）之搬送作業中對容器40（工件）所進行之利用另一手臂13R之作業為食品供給作業，但只要為搬送作業以外之作業，則並不限定於此。可為例如食品搬送中之食品之加熱或冷卻處理，亦可為例如金屬材料（工件）之搬送作業中之金屬加工（焊接作業等）。
此外，本實施形態之食品供給裝置32之噴嘴32a之前端之蓋構件32b為圓形狀，但並不限定於此。若容器40之上表面開口為矩形狀，則亦可為如覆蓋其之矩形狀。
另外，本實施形態中，機器人11係於容器40之搬送中對容器40填充湯，但若為液狀之食品，則例如亦可為燉菜。燉菜係稠度較湯高之凝膠狀之食品。因此，當使燉菜自高處掉落時，燉菜之液面成為山狀。其結果為，於填充作業結束後液面朝向容器之邊緣擴展，燉菜容易自容器之邊緣溢出。相對於此，若於容器之底面之附近自噴嘴前端釋出燉菜，則燉菜之液面呈平面狀擴展。因此，控制裝置14亦可控制右手臂13R之動作而將噴嘴前端之位置配置於容器40之底面之附近，自該狀態，藉由食品供給裝置32開始食品之供給，以隨著食品之液面上升而使噴嘴前端之位置上升之方式控制右手臂13R之動作。藉此，可使食品不易溢出。此外，該情形時，與本實施形態同樣地，亦可於噴嘴33前端，以覆蓋容器40之上表面之開口之方式設置蓋構件32b。
此外，於本實施形態之食品製造現場，容器40之計量作業係藉由作業者而進行，但亦可藉由機器人11而使計量作業自動化。例如機器人11亦可構成為：於右手臂13之前端具備計量單元，於由末端效應器19把持容器40之狀態下，藉由計量單元計量容器40之重量。
根據上述說明，對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，本發明之多種改良或其他實施形態係清楚的。因此，上述說明應僅作為例示解釋，係以向本發明所屬技術領域中具有通常知識者教示實行本發明之最佳態樣為目的而提供。可不脫離本發明之精神而實質地變更其構造及/或功能之細節。 [產業上之可利用性]
本發明於食品之製造現場有用。
1‧‧‧食品製造裝置 11‧‧‧機器人 12‧‧‧基底 13L、13R‧‧‧機器人手臂 14‧‧‧控制裝置 15‧‧‧手臂部 17‧‧‧手腕部 18、19‧‧‧末端效應器 20‧‧‧基部 21‧‧‧第1保持部 21a‧‧‧下推部 22‧‧‧第2保持部 30‧‧‧基部 31‧‧‧保持部 32‧‧‧食品供給裝置 32a‧‧‧噴嘴 32b‧‧‧蓋構件 40‧‧‧容器（工件） 41‧‧‧容器集合體 50‧‧‧搬送裝置 51‧‧‧搬送路徑 70‧‧‧計量器 80、81‧‧‧載台 82‧‧‧容器放置台
圖1係表示應用本發明之一實施形態之機器人之食品製造裝置之構成之圖。 圖2係表示食品供給裝置之構成之圖。 圖3係概略性地表示機器人之控制裝置之構成之功能方塊圖。 圖4係表示機器人之動作之一例之第1說明圖。 圖5係表示機器人之動作之一例之第2說明圖。 圖6係表示機器人之動作之一例之第3說明圖。 圖7係表示本實施形態及比較例之機器人之動作順序之表。
1‧‧‧食品製造裝置
11‧‧‧機器人
12‧‧‧基底
13L、13R‧‧‧機器人手臂
15‧‧‧手臂部
17‧‧‧手腕部
18、19‧‧‧末端效應器
20‧‧‧基部
21‧‧‧第1保持部
21a‧‧‧下推部
22‧‧‧第2保持部
30‧‧‧基部
31‧‧‧保持部
32a‧‧‧噴嘴
32b‧‧‧蓋構件
40‧‧‧容器(工件)
41‧‧‧容器集合體
50‧‧‧搬送裝置
51‧‧‧搬送路徑
70‧‧‧計量器
80、81‧‧‧載台
82‧‧‧容器放置台

Claims (7)

  1. 一種機器人，其具備： 基底； 第1機器人手臂，其安裝於上述基底； 第1末端效應器，其安裝於上述第1機器人手臂之前端，保持工件； 第2機器人手臂，其安裝於上述基底； 第2末端效應器，其安裝於上述第2機器人手臂之前端，對工件進行既定之作業；及 控制裝置，其控制上述第1機器人手臂及上述第2機器人手臂之動作；且 上述控制裝置係 以將由上述第1末端效應器保持之工件自第1位置搬送至第2位置之方式控制上述第1機器人手臂之動作，並且 以一面追隨正在搬送上述工件之上述第1機器人手臂，一面藉由上述第2末端效應器對搬送中之上述工件進行搬送作業以外之既定之作業之方式控制第2機器人手臂之動作。
  2. 如請求項1所述之機器人，其中 上述第2位置係藉由上述第1機器人手臂載置上述工件之既定之位置。
  3. 如請求項1或2所述之機器人，其中 上述工件係上表面開口之食品用之容器， 上述第2末端效應器具有構成為可自上方供給既定之食品之食品供給裝置， 上述既定之作業係藉由上述食品供給裝置對上述容器自上方供給食品之作業。
  4. 如請求項3所述之機器人，其中 上述食品供給裝置具有可供給液狀之食品之噴嘴， 於上述噴嘴之前端設置有具有如覆蓋上述容器之上表面之開口之既定之形狀之蓋構件。
  5. 如請求項3所述之機器人，其中 上述食品供給裝置具有可供給液狀之食品之噴嘴， 上述控制裝置控制上述第2機器人手臂之動作，將上述噴嘴之前端之位置配置於上述容器之底面之附近，藉由上述食品供給裝置開始食品之供給，以隨著食品之液面上升而使上述噴嘴之前端之位置上升之方式控制上述第2機器人手臂之動作。
  6. 如請求項4所述之機器人，其中 上述食品供給裝置具有可供給液狀之食品之噴嘴， 上述控制裝置控制上述第2機器人手臂之動作，將上述噴嘴之前端之位置配置於上述容器之底面之附近，藉由上述食品供給裝置開始食品之供給，以隨著食品之液面上升而使上述噴嘴之前端之位置上升之方式控制上述第2機器人手臂之動作。
  7. 一種機器人之控制方法，該機器人具備：基底；第1機器人手臂，其安裝於上述基底；第1末端效應器，其安裝於上述第1機器人手臂之前端，保持工件；第2機器人手臂，其安裝於上述基底；第2末端效應器，其安裝於上述第2機器人手臂之前端，對工件進行既定之作業；及控制裝置，其控制上述第1機器人手臂及上述第2機器人手臂之動作；且 上述控制裝置係 以將由上述第1末端效應器保持之工件自第1位置搬送至第2位置之方式控制上述第1機器人手臂之動作，並且 以一面追隨正在搬送上述工件之上述第1機器人手臂，一面藉由上述第2末端效應器對搬送中之上述工件進行搬送作業以外之既定之作業之方式控制第2機器人手臂之動作。
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